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1、第六章重力资料的地质解释及应用实例地球科学与工程学院E-mail:chunguan-zhang@163.com123456重力工作的基本流程采集外部校正内部校正处理地质解释布格异常正常场校正中间层校正高度校正地形校正数学物理方法与仪器有关的校正各类异常平面剖面图平滑趋势分析各类导数计算上下延拓7地质解释要获得地质解释的良好效果,一般应注意以下几方面的问题：1)分析与检查用于解释的基础资料-重力异常,是否是所研究的地质因素引起的异常,并且满足精度要求及必须的详细程度,这是能否取得地质效果的前提条件。2)要研究和分析在一个工区内,不同的研究对象引起的重力异常之间
2、,以及研究对象与非研究对象(或干扰因素)所引起的重力异常之间,是否具有反映其特征的差异。83)对异常的解释一般是从“读图”或异常识别开始。即使是研究局部构造或矿体的赋存情况,都必须从区域地质环境入手,先把握全局,然后深入到局部。所以首先应对异常进行分区或分类,分析研究各区(类)异常特征与区域地质环境可能的内在联系,在此基础上才有可能对各区内的局部异常形成的地质因素做出合理的解释。4)对异常的解释必须遵循从已知到未知的原则。因为相近的地质条件引起的异常具有相似的特征,所以在对局部异常的解释中,可以遵循这个原则。95)鉴于重力异常的复杂性,各种数据处理及解释方法
3、又都有自身的局限性,因此应针对解释的具体地质任务和条件选用相应的方法,并通过试验确定有关的参数(如延拓高度、滤波窗口大小等),从中选取效果最佳的解释方案。6)一方面,应收集工区内相应的地质、钻探、物性和其他物(化)探资料,尽可能地增加已知条件或约束条件,限制反问题的多解性。另一方面,只有综合其他物探方法的解释成果,才能从不同侧面对引起异常的场源性质、产状等做出较为合理而正确的判断,为重力异常的解释提供印证、补充或修改。107)有条件时,应对已解释的异常开展一定的验证工作。这样做,一方面可以评价解释的可靠性;另一方面,特别是在出现矛盾、解释失败时可以分析原因、
4、寻找正确的答案,并会更加深化对异常的解释和积累成功的经验,以提高今后重力资料在地质解释中的成功率。11第一节重力资料在研究地壳深部构造及地壳均衡作用中的应用第二节重力资料在区域地质研究中的应用第三节应用实例内容提要12第一节重力资料在研究地壳深部构造及地壳均衡作用中的应用13一、均衡的发现1735年和1745年间，布格(Bouguer)领导的法国大地测量队，在秘鲁测量子午线的弧长，就是这一观测导致了均衡理论的发现。他们认为，安第斯山(Andes)对铅垂线会有一个水平引力，而这一引力会引起铅垂线方向发生局部变化。测量中发现，观测到的垂线偏差比理论上计算的、已知
5、的安第斯山地形起伏引起的数值要小得多。14均衡的发现示意图如果没有安第斯山(MA),地下物质密度分布是均匀的,则P点的铅垂线方向如G1所示。由于安第斯山(质量中心为O1)引力g1的作用,铅垂线方向变为G2,垂线偏差为φ1。实际上,观测到的垂线偏差为φ2,比理论上计算出的数值φ1要小得多。这一现象可能是由于山下的质量亏损引起的。151854年，英国学者普拉特在喜马拉雅山脉附近发现类似结果。根据地形计算，估计垂线偏差为28”，但实际上只有5”。上述两个现象说明下伏质量亏损。1889年，Dutton引用“均衡”(isostasy)来解释这一现象。16二、均衡原理在
6、地下某个深度(称为补偿深度)的下面，地球内部的压力是流体静压力或静水压力，这就意味着在补偿深度处单位横截面上覆柱体的重量，必须完全是相等的；地球曲率的小的校正会造成一些差别。如果在地球的表面存在过剩的负载，如山脉，洋脊或冰帽，那么如果达到了均衡，在这个表面之下，补偿深度之上，一定存在一个等效的补偿质量的亏损；对于海洋，这样的亏损负载会出现相反的情况。1718均衡是阿基米德原理在地球最上部地层的应用。均衡运动和其他类型的垂向运动对于地壳的影响表明，横向流动可能出现在补偿深度之下相对弱的，称为软流圈的地区；而上覆的比较强的岩石圈，或由于弹性弯曲，或是由于断裂和流
7、动，一定达到了均衡平衡。19三、均衡假说1855年，地球物理学家提出了几种主要的均衡假说，每一种假说都试图解释补偿地表地形起伏的下伏质量分布的形态。201、普拉特假说(Pratt,1855)假定在补偿深度之上,地壳的密度是横向变化的,这个变化依赖于上覆地形起伏的高程。均衡条件要求式中:D是补偿深度;h是地形起伏的高度;σ是下伏物质的密度。如果考虑地球的曲率,需要一个小的校正。根据普拉特假说,山脉的下方是异常低密度的岩石,并延伸到补偿深度;而海洋下伏了密度比较高的岩石。地形高低不同的柱体,其密度各不相同。美国大地测量学家Hayford在20世纪初发展了这个假说
8、,他任意地把补偿深度取为113.7km。21普拉特地
